特開 2024-177868 プラスチックの洗浄方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024177868

(43)【公開日】2024-12-24

(54)【発明の名称】プラスチックの洗浄方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   B29B 13/02 20060101AFI20241217BHJP

   B08B 3/04 20060101ALI20241217BHJP

   B29B 17/02 20060101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

B29B13/02

B08B3/04 B ZAB

B29B17/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023096245

(22)【出願日】2023-06-12

(71)【出願人】

【識別番号】000003768

【氏名又は名称】東洋製罐グループホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003524

【氏名又は名称】弁理士法人愛宕綜合特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大槻 梓

(72)【発明者】

【氏名】田代 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】細川 智未

(72)【発明者】

【氏名】市川 健司

【テーマコード（参考）】

3B201

4F201

4F401

【Ｆターム（参考）】

3B201AA46

3B201AB14

3B201BB11

3B201BB82

3B201BB92

3B201BB99

3B201CB15

3B201CD22

4F201AA05

4F201AA50

4F201AJ08

4F201AK01

4F201AM10

4F201AM11

4F201AR06

4F201AR11

4F201AR20

4F201BA04

4F201BC01

4F201BC12

4F201BN05

4F201BP27

4F201BP31

4F401AA09

4F401AA27

4F401BA13

4F401CA02

4F401CA14

4F401CA49

4F401EA47

4F401FA01Y

4F401FA01Z

4F401FA06Y

4F401FA07Z

(57)【要約】      （修正有）

【課題】過熱水蒸気処理によりプラスチックから汚染物質を除去するプラスチックの洗浄方法において、大幅に短縮された処理時間で汚染物質が効果的に除去される方法を提供する。
【解決手段】１００℃以上の温度に保持されている過熱水蒸気処理領域が搬送路に設けられており、過熱水蒸気が流されている該過熱水蒸気処理領域に、プラスチック７を導入して過熱水蒸気処理を行うプラスチックの洗浄方法であって、前記過熱水蒸気処理領域が、相対的に高温の過熱水蒸気が供給される高温処理領域Ａと、相対的に低温の過熱水蒸気が供給される低温処理領域Ｂとから形成されており、高温処理領域Ａと低温処理領域Ｂとが連続していると共に、プラスチック７を、高温処理領域Ａから低温処理領域Ｂに連続的に移送して過熱水蒸気処理を行い、処理済みのプラスチック７を、低温処理領域Ｂから連続的に取り出すことを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１００℃以上の温度に保持されている過熱水蒸気処理領域が搬送路に設けられており、過熱水蒸気が流されている該過熱水蒸気処理領域に、プラスチックを導入して過熱水蒸気処理を行うプラスチックの洗浄方法であって、
前記過熱水蒸気処理領域が、相対的に高温の過熱水蒸気が供給される高温処理領域と、相対的に低温の過熱水蒸気が供給される低温処理領域とから形成されており、該高温処理領域と低温処理領域とが連続していると共に、
前記プラスチックを、前記高温処理領域から前記低温処理領域に連続的に移送して過熱水蒸気処理を行い、
処理済みプラスチックを、前記低温処理領域から連続的に取り出すこと、
を特徴とするプラスチックの洗浄方法。

【請求項2】

前記低温処理領域には、１００℃～１５０℃の温度の過熱水蒸気が供給され、前記高温処理領域には、該低温処理領域に供給される過熱水蒸気よりも２０℃以上高い温度の過熱水蒸気が供給される請求項１に記載のプラスチックの洗浄方法。

【請求項3】

前記高温処理領域でのプラスチックの通過時間が、前記低温処理領域での通過時間よりも長く設定されている請求項２に記載のプラスチックの洗浄方法。

【請求項4】

処理するプラスチックが、使用済みプラスチックである請求項１に記載のプラスチックの洗浄方法。

【請求項5】

前記過熱水蒸気処理領域は、全体を通して酸素濃度が５％以下に調整されている請求項１に記載のプラスチックの洗浄方法。

【請求項6】

蒸気供給管及び蒸気排出管が接続されており且つ１００℃以上の温度に保持される過熱水蒸気処理室と、該過熱水蒸気処理室を通っているプラスチック搬送部材とを備えたプラスチックの洗浄装置において、
前記過熱水蒸気処理室は、前記プラスチックの導入側に位置し且つ相対的に高温の過熱水蒸気が供給される高温処理領域と、前記プラスチックの排出側に位置し且つ相対的に低温の過熱水蒸気が供給される低温処理領域とを備えており、
前記高温処理領域及び前記低温処理領域のそれぞれに、前記蒸気供給管が接続されていること、
を特徴とするプラスチックの洗浄装置。

【請求項7】

前記高温処理領域及び前記低温処理領域のそれぞれに、前記蒸気排出管が接続されている請求項６に記載のプラスチックの洗浄装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラスチックの洗浄方法及び装置に関するものであり、より詳細には、使用済みプラスチックから不純物質を除去するためのプラスチックの洗浄方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年における環境保護の観点から、フィルムや容器などの各種プラスチック成形品についても、リサイクル使用が求められている。プラスチックのリサイクルに際しては、プラスチック成形品を、その形態を損なわずにそのまま再利用する場合のみならず、これを粉砕し、粒状物やペレットの形態で回収し、再生プラスチックとして再び成形に供する場合もある。

【0003】

何れの形態でプラスチックを再利用する場合にも、使用により汚れたプラスチックから不純物質を取り除く必要がある。
プラスチックから不純物質を除去する方法としては、有機溶媒や水などを用いて洗浄することが一般的な方法である。

【0004】

例えば、特許文献１には、ポリエチレンを有機溶媒に接触させて、その溶液を精製することにより不純物質を除去する方法が開示されている。
また、特許文献２には、梱包材（プラスチックフィルム）を破砕後、酸またはアルカリで化学洗浄して再資源化処理することが開示されており、特許文献３には、水洗により異物とプラスチックを分離することが開示されている。

【0005】

ところで、プラスチックからの不純物質の除去を、有機溶媒を媒体として用いる場合には、環境汚染の問題があり、排気システムや有機溶媒の廃液処理などに要するコストが大きいという問題がある。また、酸やアルカリを洗浄媒体として用いた場合には、環境汚染の問題を回避できるが、設備が重厚長大となる。

【0006】

一方、水を洗浄媒体として用いた場合には、廃液処理の問題は生じないといってよい。しかしながら、洗浄性の点では、有機溶媒に大きく劣っており、プラスチックの表面に付着した油脂等の油汚れに対する洗浄性が不十分であり、さらに、プラスチックの内部に吸収されている収着物質にいたってはほとんど除去することができない。

【0007】

したがって、水を用いての洗浄により効果的に油汚れやプラスチック内部の収着物質の除去を行うことができれば、最も好ましい。特許文献４には、このような観点から、過熱水蒸気を洗浄媒体として用いての洗浄により、プラスチックから不純物質を除去する方法が、本出願人により提案されている。

【0008】

特許文献４の方法では、水を用いているため、環境に悪影響を与えることがなく、大掛かりな排気設備や廃液処理設備は不要であり、プラスチック表面に付着した油脂等の油汚れは勿論のこと、プラスチックの内部に浸み込んだ油汚れ（即ち、収着成分）等の不純物質を、有機溶媒を洗浄媒体として用いた場合と同様に、きれいに除去することができるのであるが、洗浄に時間がかかるという点で、未だ改善の余地がある。即ち、十分に時間をかけて過熱水蒸気処理を行わないと、臭いが十分に取り除かれていないという問題があった。特に使用済みプラスチックがポリプロピレンを主体としているとき、臭いを取り除くのに長時間を要していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特表２０２０－５１１５６０号公報

【特許文献2】特開平６－３１７３３号公報

【特許文献3】特開平６－１７３１８２号公報

【特許文献4】ＷＯ２０２２／１２４０１５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

従って、本発明の目的は、過熱水蒸気処理によりプラスチックから汚染物質を除去する方法において、大幅に短縮された処理時間で汚染物質が効果的に除去される方法及び装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明者等は、上記課題について多くの実験を行い検討した結果、使用済みプラスチックから過熱水蒸気処理により汚染物質を効果的に除去し、ほとんど臭わないプラスチックを短時間で得るためには、洗浄のために高温に保持されたプラスチックを、直ちに過熱水蒸気処理域から取り出すのではなく、過熱水蒸気処理を行いながら適度に温度降下させた後に、過熱水蒸気処理領域から取り出すことが効果的であるという知見を見出し、本発明を完成させるに至った。

【0012】

即ち、本発明によれば、１００℃以上の温度に保持されている過熱水蒸気処理領域が搬送路に設けられており、過熱水蒸気が流されている該過熱水蒸気処理領域に、プラスチックを導入して洗浄を行うプラスチックの洗浄方法であって、
前記過熱水蒸気処理領域が、相対的に高温の過熱水蒸気が供給される高温処理領域と、相対的に低温の過熱水蒸気が供給される低温処理領域とから形成されており、該高温処理領域と低温処理領域とが連続していると共に、
前記プラスチックを、前記高温処理領域から前記低温処理領域に連続的に移送して過熱水蒸気処理を行い、
処理済みプラスチックを、前記低温処理領域から連続的に取り出すこと、
を特徴とするプラスチックの洗浄方法が提供される。

【0013】

本発明の方法においては、次の手段が好適に使用される。
（１）前記低温処理領域には、１００℃～１５０℃の温度の過熱水蒸気が供給され、前記高温処理領域には、該低温処理領域に供給される過熱水蒸気よりも２０℃以上高い温度の過熱水蒸気が供給されること。
（２）前記高温処理領域でのプラスチックの通過時間が、前記低温処理領域での通過時間よりも長く設定されていること。
（３）処理するプラスチックが、使用済みプラスチックであること。
（４）前記過熱水蒸気処理領域は、全体を通して酸素濃度が５％以下に調整されていること。

【0014】

本発明によれば、また、蒸気供給管及び蒸気排出管が接続されており且つ１００℃以上の温度に保持される過熱水蒸気処理室と、該過熱水蒸気処理室を通っているプラスチック搬送部材とを備えたプラスチックの洗浄装置において、
前記過熱水蒸気処理室は、前記プラスチックの導入側に位置し且つ相対的に高温の過熱水蒸気が供給される高温処理領域と、前記プラスチックの排出側に位置し且つ相対的に低温の過熱水蒸気が供給される低温処理領域とを備えており、
前記高温処理領域及び前記低温処理領域のそれぞれに、前記蒸気供給管が接続されていること、
を特徴とするプラスチックの洗浄装置が提供される。
かかるプラスチックの洗浄装置においては、
（５）前記高温処理領域及び前記低温処理領域のそれぞれに、前記蒸気排出管が接続されていること、
が好適である。

【発明の効果】

【0015】

本発明のプラスチックの洗浄方法は、１００℃以上の温度に保持されている過熱水蒸気処理領域に、処理するプラスチック（具体的に使用済みプラスチック）を供給して過熱水蒸気による洗浄を行うものであるが、この処理領域を高温処理領域と低温処理領域とに分け、高温処理領域から低温処理領域にかけて連続的にプラスチックを通過させ、連続的に取り出すというものである。即ち、高温処理領域での過熱水蒸気処理に引き続き、過熱水蒸気の存在下で処理温度を低下させながら連続して取り出すため、後工程として脱水処理の手間が不要であり、非常に短時間で効果的に洗浄が行われ、汚染物質が有効に取り出されるばかりか、臭いもほとんどしないプラスチックが得られるのである。このような洗浄工程によれば、異物の除去が有効に行われ、汚染物質の除去のみならず、プラスチック或いは汚染物質の分解等により生じた臭い成分の洗浄（脱臭）も好適に行われる。

【0016】

例えば、後述するバッチ式の処理炉を用いた実験例９では、使用済みプラスチックを２４０℃で過熱水蒸気による洗浄を処理室で５分間行った後、そのまま取り出したときには、汚染物質を十分に除去できず、臭いも強いという結果であった（室温で評価）。汚染物質量は、アルデヒドの量で評価した。

【0017】

また、同様のバッチ式の処理炉を用いた実験例１０では、２４０℃での５分間の処理後、処理室内を１５０℃の温度に降下させた後に、処理室からプラスチックを取り出したときには、１５０℃の温度に降温するまでに約２０分間を要したため、処理室内でのプラスチックの滞留時間は、トータルで２５分程度と非常に長いものであった。また、実験例９に対しては良化する傾向がみられたが、依然として、汚染物質の除去が不十分であり、臭気も強いという結果であった。

【0018】

実験例９及び実験例１０の結果から、１５０℃以上の温度に保持されている時間が長い方が、汚染物質の除去が効果的に行われ、さらに臭いも効果的に除去されると推定したのであるが、実験例１及び実験例２の結果は、この推定を覆すものであった。

【0019】

即ち、後述する実験例１では、本発明にしたがい、処理室を高温処理領域と低温処理領域とに分け、高温処理領域には２２０℃の温度に設定された過熱水蒸気を供給し、低温処理領域には、１５０℃の温度に設定された過熱水蒸気が供給されるように設定して過熱水蒸気による洗浄を連続して行った。プラスチックの搬送速度は、高温処理領域での処理時間（通過時間）が５分となるように設定されており、低温処理領域での処理時間（通過時間）は２分であり、処理室内でのトータルの処理時間は７分とかなり短かった。
係る実験例１においては、上記の実験例９及び実験例１０と比較して、汚染物質が十分に除去でき、臭いもほとんどしないという結果であった（室温で評価）。即ち、プラスチックを連続搬送しながら過熱水蒸気処理を行ったため、処理時間が短縮されたのであるが、上記の推定とは異なり、１５０℃以上に保持されている時間が短くとも、汚染物質が十分に除去でき、臭いもほとんどしないという結果が得られたのである。

【0020】

このことから、実験例２では、低温処理領域の出口側温度をさらに低く、１００℃に設定し、実験例１と同じ搬送速度に設定してプラスチックの洗浄処理を行ったが、やはり、実験例１と同様に、汚染物質が十分に除去でき、臭いもほとんどしないという結果が得られた。
さらに、高温処理領域或いは低温処理領域での温度、さらには、搬送速度を種々変更して行ったが、何れも、バッチ式の処理炉を用いた場合と比較して、短時間で汚染物質の除去や、臭いの発生を効果的に抑制できた。

【0021】

これらのことから、過熱水蒸気処理による洗浄では、高温での洗浄時間も重要であるが、ある程度の高温に保持されているプラスチックが、酸素量が多い大気中に長時間保持されると、プラスチックの劣化が進行し、臭いの要因となる汚染物質（酸やアルデヒド）の発生量が多くなり、臭いを発生するようになると、本発明者等は推定するに至った。即ち、本発明は、ある程度以上の温度でプラスチックが大気中に保持されないようにして過熱水蒸気処理を連続して行うことにより、短時間で汚染物質が十分に除去でき、臭いの発生も効果的に抑制することに成功したものである。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明方法を実施するための洗浄装置の概略を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

＜洗浄装置＞
本発明の洗浄方法を実施するための洗浄装置を示す図１において、１０で示されているこの洗浄装置は、高温処理室Ａ（高温処理領域）と低温処理室Ｂ（低温処理領域）とが連続して並置されており、この内部を通過するように連続搬送装置１が設けられている。

【0024】

連続搬送装置１は、一対の搬送ローラ３，３と、搬送ローラ３，３に張架された搬送ベルト５からなっており、搬送ローラ３、３の回転によって駆動する搬送ベルト５により、処理すべきプラスチック７が、高温処理室Ａから低温処理室Ｂに連続して搬送され、低温処理室Ｂから外部に取り出されるようになっている。

【0025】

図１の洗浄装置１０において、高温処理室Ａと低温処理室Ｂとは連通しており、両者の間には隔壁などは設けられておらず、それぞれの処理室に専用の蒸気供給管（９ａおよび９ａ’）と蒸気排出管（９ｂ及び９ｂ’）が設けられている。即ち、高温処理室Ａでは、高温の水蒸気が蒸気供給管９ａから供給され、且つ蒸気排出管９ｂから排気されるようになっており、低温処理室Ｂでは、低温の水蒸気が蒸気供給管９ａ’から供給され、且つ蒸気排出管９ｂ’から排気される構造となっており、導入される過熱水蒸気によって、高温処理室Ａでは、高温雰囲気が形成され、低温処理室Ｂでは、高温処理室Ａと比較して低温の雰囲気が形成されている。

【0026】

尚、図１の例では、高温処理室Ａには、蒸気排出管９ｂが設けられており、低温処理室Ｂには、蒸気排出管９ｂ’が設けられているが、この洗浄装置１０の全体容量や蒸気供給管９ａ或いは９ａ’からの水蒸気供給速度などによっては、蒸気排出管を１本とすることも可能である。しかし、高温処理室Ａでは確実に高温の過熱水蒸気がプラスチック７に吹き付けられ、低温処理室Ｂでは確実に低温の過熱水蒸気が吹き付けられるようにするために、図１で示されているように、高温処理室Ａでは、高温の過熱水蒸気排出用の蒸気排出管９ｂを設け、低温処理室Ｂでは、低温の過熱水蒸気排出用の蒸気排出管９ｂ’を設け、それぞれ専用の蒸気排出管を設けておくことが好ましい。

【0027】

また、プラスチック７の連続搬送が損なわれない限り、専用の蒸気排出管９ｂ，９ｂ’を設けると同時に、高温処理室Ａと低温処理室Ｂとの間の一部に隔壁（図示せず）を設けることで、より厳密に処理温度や各処理室Ａ，Ｂでの処理時間をコントロールすることができる。

【0028】

さらに、必要に応じて、これらの、蒸気供給管９ａおよび９ａ’からは、適宜、窒素などの不活性ガスの供給及び排出も行い得るようになっており、これにより、高温処理室Ａ及び低温処理室Ｂ内の雰囲気を不活性ガスで置換し、室内での酸素濃度をさらに低下させ得るようになっている。不活性ガスの供給に関しては、高温処理室Ａ及び低温処理室Ｂの酸素濃度を低下させることができれば上述の方法に限定されず、蒸気供給管９ａおよび９ａ’以外から供給する方式であっても良い。
その他、洗浄装置の例として、温度の設定の異なる複数の高温処理室（高温処理領域）を連続して設けたものであっても良く、それぞれの処理室に専用の蒸気供給管（さらには蒸気排出管）を設け、処理するプラスチックに応じて、任意の温度にそれぞれ設定し処理できるようなものであっても良い。

【0029】

また、上記の洗浄装置１０は、高温処理室Ａ及び低温処理室Ｂ内の雰囲気が１００℃以上に維持され、供給される過熱水蒸気の凝縮が防止され（特に装置の入り口や出口側）且つ各処理室Ａ，Ｂでプラスチック７に吹き付けられる温度が設定温度に維持されるように、ヒータなどにより加熱される構造となっている。

【0030】

＜洗浄媒体＞
本発明では、上記の洗浄装置１０を用いてプラスチックから不純物質を除去するのであるが、この際の洗浄媒体として過熱水蒸気（即ち、水）を用いる。この過熱水蒸気は、１００℃以下の水に比して、加熱によって低誘電率化されているものであり、例えば、比誘電率が６０以下、好ましくは４０以下、より好ましくは２５以下、さらに好ましくは１０以下とされている過熱水蒸気が使用される。

【0031】

即ち、常温における水の比誘電率は、有機溶媒などに比して著しく高く、特異な極性溶媒であり、これが有機成分（油脂等の油成分）に対して親和性が乏しく（撥油性である）、汚れを落とし難い要因となっている。一方、比誘電率は、温度が高くなるほど低下することが知られている。このことから理解されるように、加熱による低誘電率化を図り、有機溶媒に近い状態となっている水（過熱水蒸気）で洗浄を行うわけである。例えば、前述した特許文献４にも比誘電率の測定法など共に詳細に説明されているが、水を２００℃程度に加熱すると、その比誘電率は３５程度となり、メタノールの常温での比誘電率に近くなり、３００℃程度に加熱すると比誘電率は２０程度となり、アセトンの常温での比誘電率に近くなり、さらに加熱して臨界点付近では、無極性有機溶媒のクロロホルムやエチルエーテルと同程度となる。

【0032】

上記の説明から理解されるように、洗浄媒体として使用される過熱水蒸気は、低誘電率化による無極性化によって有機溶媒に近い状態となっており、しかも、このような低誘電率化のため、水は、１００℃を越える高温の水蒸気となっている。このような高温の水が接触しているとプラスチックを構成しているポリマー鎖が緩み、プラスチック内に低誘電率化した水が入り込みやすくなる。
本発明によれば、このように、低誘電率化されて有機溶媒のような無極性に近い状態となり且つ低誘電率化のために高温加熱された水蒸気を洗浄媒体として使用することにより、プラスチック表面に付着している不純物質及びプラスチック内の収着している不純物質を効果的に除去することができる。

【0033】

さらに、本発明において、洗浄媒体として使用される水は、上記のような低誘電率化のための加熱により、例えば高温処理室Ａでは、過熱水蒸気や亜臨界水或いは超臨界水と呼ばれる状態となっていてもよい。

【0034】

＜洗浄対象のプラスチック＞
本発明において、洗浄対象であるプラスチックは、所謂使用済みのプラスチックであり、上記の様に加熱されている水蒸気での洗浄により分解しない限り、任意のプラスチックを挙げることができるが、好ましくは、分別回収による再生利用が普及しているオレフィン系樹脂、例えば、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、中或いは高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ１－ブテン、ポリ４－メチル－１－ペンテンなどを挙げることができる。勿論、エチレン、プロピレン、１－ブテン、４－メチル－１－ペンテン等のα－オレフィン同志のランダムあるいはブロック共重合体等であってもよいし、また、特開２００７－２８４０６６号等に開示されている環状オレフィン共重合体も好適に使用することができる。このようなオレフィン系樹脂は、化学的に極めて安定であり、低誘電率化された高温の水を用いての洗浄に際しては、加水分解などを生じる恐れが小さいばかりか、容易に回収できるからである。

【0035】

さらに、この使用済みプラスチックにエチレン・ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）が含まれているとき、本発明の効果が最大限に発揮される。ＥＶＯＨは、ガスバリア性樹脂として包装材の分野で広く使用されている樹脂であり、酸素の透過を遮断することにより包装されている物質の酸化劣化を防止するものであるが、熱劣化し易く、熱劣化により酸やアルデヒドなどの有臭成分を発生するという性質を有している。しかるに、本発明の処理方法によれば、ＥＶＯＨを含んでいる場合にも、有臭成分の発生を有効に防止できる。

【0036】

尚、本発明において、上記の使用済みプラスチックは、各種プラスチック成形品（例えば容器や蓋材など）の廃棄物を回収し、適宜、材質の異なる他の成形品と分別し、粉砕、洗浄、比重による分離などを経て、できるだけ異物を排除したものである。以下に述べる処理に際しては、特に制限されないが、搬送性、処理性などの点から、フレーク状或いは粒状の形態に粉砕されているものが好ましく、特にメッシュ径が１０ｍｍ以下、より好ましくは８ｍｍ以下、さらに６ｍｍ以下の大きさになっているものが好適である。

【0037】

＜プラスチックの洗浄＞
上述したプラスチックの洗浄、即ち、汚染物質を除去するための洗浄処理は、前述した洗浄装置１０を用いて行われる。
即ち、搬送装置１（搬送ベルト５）の連続駆動により、使用済みプラスチック７を洗浄装置１０内に連続的に導入し、該洗浄装置１０内で過熱水蒸気を吹き付けることにより、プラスチックの洗浄が行われ、洗浄されたプラスチックは、連続的に洗浄装置１０から取り出される。このような連続的な処理により、本発明では、著しく短時間で汚染物質が除去されたプラスチックを得ることができる。

【0038】

本発明において、上記の洗浄装置１０は、高温処理室Ａと低温処理室Ｂとに分けられており、プラスチック７を搬送しながら高温処理室Ａでは、相対的に高温の過熱水蒸気による洗浄処理が行われ、次いで低温処理室Ｂにおいて相対的に低温の過熱水蒸気による洗浄処理が行われる。

【0039】

このような処理において、高温処理室Ａは、ヒータなどにより高温に保持される構造として、一方、低温処理室Ｂは、熱交換機により室内雰囲気が冷却される構造とし、供給される水蒸気の温度が高温処理室Ａに比して低温となるようにすることもできる。

【0040】

本発明において、低温処理室Ｂでは、高温処理室Ａよりも相対的に低温の水蒸気、例えば好ましくは１００℃～１５０℃、より好ましくは１００℃～１３５℃、さらに好ましくは１００℃～１２０℃の温度の水蒸気が供給され、連続搬送されるプラスチック７に吹き付けられるように設定される。即ち、低温処理室Ｂでの処理温度を低く設定することにより、洗浄装置１０からプラスチック７を取り出したときの劣化が抑制され、臭いの発生も効果的に抑制することができる。

【0041】

また、高温処理室Ａでは、低温処理室Ｂに比してより高温の過熱水蒸気が吹き付けられるように設定される。例えば、低温処理室Ｂで供給される過熱水蒸気よりも少なくとも２０℃以上、好ましくは３５℃以上、さらに好ましくは５０℃以上高い温度の過熱水蒸気が供給され、連続搬送されるプラスチック７に吹き付けられるように設定される。このような高温に保持された過熱水蒸気を吹き付けることにより、プラスチック表面に付着した油汚れやプラスチックの内部にまで浸透した油汚れなどの収着物質を有効に洗浄除去できる。

【0042】

また、図１の洗浄装置１０において、高温処理室Ａは、低温処理室Ｂ内に連通しているため、高温処理室Ａ及び低温処理室Ｂ内には、全体的に温度分布が生じており、特に低温処理室Ｂの出口側での雰囲気温度が最も低温となっている。このような温度分布を考慮して、高温処理室Ａ内の最高温度は３００℃以下、より好ましくは２６０℃以下、さらに好ましくは２３０℃以下に設定されていることが好ましい。この最高温度が必要以上に高いと、プラスチック７の分解を生じてしまったり、或いは次の低温処理室Ｂでの温度調整が困難となり、処理時間を短時間で行うことが困難となる場合がある。

【0043】

上記の説明から理解されるように、本発明では、高温処理室Ａに連続して設けられている低温処理室Ｂに、高温処理室Ａに供給される過熱水蒸気よりも低温の水蒸気が供給されて洗浄処理が行われることにより、プラスチック７の劣化を有効に抑制できる。例えば、特許文献４の実施例１２のように、低温処理室Ｂを設けず、高温処理室Ａでの処理後、この処理室Ａの温度を降下させて冷却する場合には、連続処理ではなく、所謂バッチ処理となってしまい、冷却に長時間を要してしまい、短時間で洗浄を完了させることができない。

【0044】

また、この低温処理室Ｂでは、高温に保持されたプラスチック７が、酸素濃度の高い大気に直接接触することなく、過熱水蒸気による洗浄が行われることになる。即ち、高温で大気に接触すると、プラスチック７の劣化を生じてしまい、後述する実験例で示されているように、アルデヒドが生成し、この結果、臭いも発生してしまう。
従って、この低温処理室Ｂでは、過熱水蒸気による洗浄を行うため、出口側での温度は、過熱水蒸気の凝縮が生じないように少なくとも１００℃以上の温度に維持しておくことが必要なる。また、出口側での温度が過度に高いと、高温処理室Ａで洗浄されたプラスチック７の温度低下が不十分となり、過熱水蒸気処理されたプラスチック７が、高温で大気と接触することとなり、プラスチック７の劣化を生じ、アルデヒドの発生量が多くなり、また臭いもきついものとなってしまう。

【0045】

尚、本発明においては、高温処理室Ａと低温処理室Ｂとが隔壁などで区画されておらず、互いに連通している。このため、２つの室Ａ，Ｂを厳密に区別することはできないが、基本的には、高温処理室Ａから低温処理室Ｂにかけての温度勾配を、予めのラボ試験などにより、処理室Ａ，Ｂ内を貫走している搬送ベルト５の上面もしくはその近傍の温度を熱電対などで測定することにより、高温の過熱水蒸気での処理が行われる高温処理室Ａでの雰囲気温度（若しくは温度勾配）と、及び低温の過熱水蒸気での処理が行われる低温処理室Ｂでの雰囲気温度（若しくは温度勾配）を確認することができる。

【0046】

また、本発明では、プラスチック表面に付着した汚染物質や内部に収着した汚染物質を効果的に洗浄除去するために、高温処理室Ａでの滞留時間を長く、低温処理室Ｂ内での滞留時間を短くすることが好適である。低温処理室Ｂは、汚染物質を除去するというよりは、プラスチック７の劣化抑制を主目的とする領域であり、滞留時間を長く設定する必要はなく、一定温度まで低下する滞留時間が確保できればよい。例えば、高温の過熱水蒸気を供給するための蒸気供給管９ａの位置を、中心よりも出口側に位置させることにより、高温処理室Ａでの滞留時間を長く設定することができる。また、複数の高温処理室（高温処理領域）を連続して設けて、それぞれの高温処理室に専用の蒸気供給管（さらには蒸気排出管）を設けることにより、高温処理室Ａでの滞留時間を長く設定することもできる。さらに、高温処理室Ａおよび低温処理室Ｂにおいて、搬送装置をそれぞれ設置してこれらを連結させることにより、２つの室Ａ，Ｂの滞留時間を任意に設定することもできる。また、厳密ではないが、高温処理室Ａ及び低温処理室Ｂの温度勾配を前述した方法により測定し、温度が急激に低下する位置を高温処理室Ａと低温処理室Ｂと境界ラインＸとすることもできる。このようにして形成される境界ラインＸに基づいて、高温処理室Ａ内での滞留時間や低温処理室Ｂ内での連続搬送されるプラスチック７の滞留時間を設定することができる。このようにして設定される高温処理室Ａ内での滞留時間（プラスチック７の通過時間）が、低温処理室Ｂでの滞留時間よりも長くなる構造とすることが、より短時間で効果的に洗浄を行う上で好適である。例えば、低温処理室Ｂでの滞留時間が、高温処理室Ａ内での滞留時間の９５～１０％程度とすることが好適である。

【0047】

さらに、上述した高温処理室Ａ及び低温処理室Ｂでの過熱水蒸気による処理は、全体を通して酸素濃度が５％以下に調整されており、より好ましくは３％以下、さらに１％以下に調整されていることが好ましい。このとき、過熱水蒸気が供給されている高温処理室Ａおよび低温処理室Ｂへの過熱水蒸気の水供給量（ｋｇ／ｈ）を適宜調整することによって、酸素濃度が低く維持された状態を得ることができる。
また、必要に応じて、これら室内の雰囲気を窒素ガス等の不活性ガスで置換し、不活性ガスを流しながら行われることも好ましい。これにより酸素濃度がより低い状態で過熱水蒸気処理が行われ、プラスチック７の劣化をより確実に防止することができる。

【0048】

上記のような洗浄によって不純物質（油脂等の油汚れに代表される有機系不純物）がより短時間で除去されたプラスチックは、劣化が抑制され、臭いの発生も抑制されていることから、例えば、押出機等を用いて単独で、もしくはバージンのプラスチックと溶融混錬しての溶融押出によりペレタイズし、再生プラスチックとして再度の成形に供され、包装容器などとして再利用することができる。勿論、洗浄後のプラスチックを、そのままリサイクル品として再利用することもできる。

【0049】

このように、本発明では、大掛かりな排気設備や廃液処理設備を必要とせず、極めて短時間で且つ有機溶媒を用いた場合と同様に、汚染物質を使用済みプラスチックから取り除くことができ、プラスチックの再生利用のために非常に有用な技術である。

【実施例0050】

本発明を次の実験例によりさらに説明するが、本発明はこれらの例に制限されるものではない。
尚、以下の実験で用いる各種サンプル、測定および評価は以下の通りである。

【0051】

（１）洗浄対象のサンプル
洗浄対象のプラスチックとして、サンプルＡを用いた。これは食用油充填後の高密度ポリエチレン製のボトルを粉砕したフレークである。前記サンプルについては未処理のまま、以下に示す実験例と同様に、アルデヒド類の測定を実施した。
また、参考として、油を充填してない高密度ポリエチレン製のボトルを粉砕したフレークであるサンプルＡ０について同様に測定を実施した。

【0052】

（２）アルデヒド類の測定
洗浄後のプラスチックに含まれるアルデヒド類は、以下に示す、固相マイクロ抽出による前処理を行い、ガスクロマトグラフィー質量分析法で測定した。
固相マイクロ抽出による前処理は、以下の様にして行った。
ヘッドスペースバイアル瓶にサンプル２ｇを封入し、吸着剤となるＳＰＭＥファイバー（Ｓｕｐｅｌｃｏ社製 ＣＡＲ／ＰＤＭＳ ８５μｍ膜厚）を入れ、４０℃下で１５分間保管し、ＳＰＭＥファイバーへ不純物質成分（アルデヒド類）を吸着させることにより、前処理を行った。

【0053】

このＳＰＭＥファイバーをガスクロマトグラフィー質量分析装置（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製ＧＣ／ＭＳ ＧＣ－７８９０Ａ、ＭＳＤ－５９７５Ｃ）で、測定することにより、ＳＰＭＥファイバーに吸着した成分を脱着させ、ガスクロマトグラフで分離した成分検出及び質量分析を行うことで、不純物質成分の定性及び定量を行った。

【0054】

測定条件は、以下のとおりである。
カラム：
Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊ＆Ｗ製 ＤＢ－ＷＡＸ
（６０ｍ×０．２５ｍｍ、０．２５μ膜厚）
キャリアガス：ヘリウム
検出器：ＭＳＤ
イオン化法：ＥＩ
オーブン温度：４５℃から７℃／分の速度で２２０℃まで昇温し１５分ホールド
注入口温度：２５０℃
注入モード：スプリットレス
質量スペクトル範囲：２７～６００

【0055】

＜実験例１＞
洗浄対象のプラスチックとして、前述したサンプルＡを用いた。
サンプルＡを搬送装置１（搬送ベルト５）上に静置させ、２２０℃の過熱水蒸気下で満たされた高温処理室Ａの中を、５分間かけて通過させることで処理した後に、１５０℃の過熱水蒸気下で満たされた低温処理室Ｂを２分間かけて通過させることで処理を行い、洗浄装置１０内からサンプルＡを取り出した。この場合、処理時間は７分間である。また、サンプル仕込み量１０ｇに対し、過熱水蒸気の水供給量は２０ｋｇ／ｈとした。得られたサンプルは、固相マイクロ抽出による前処理及びガスクロマトグラフィー質量分析法にてアルデヒド類の測定を実施した。
尚、高温処理室Ａと低温処理室Ｂとの境界ラインＸの位置は、搬送ベルト５上での温度分布を測定し、２２０℃から１５０℃に急激に低下している部分とした。
評価結果を表１に示す。

【0056】

＜実験例２＞
低温処理室Ｂ内の過熱水蒸気温度を１００℃とした以外は実験例１と同様の処理および測定を実施した。評価結果を表１に示す。
尚、高温処理室Ａと低温処理室Ｂとの境界ラインＸは、実験例１とほぼ同じであった。

【0057】

＜実験例３＞
高温処理室Ａ内の過熱水蒸気温度を２００℃、低温処理室Ｂ内の過熱水蒸気温度を１００℃とした以外は実験例１と同様の処理および測定を実施した。この例においても、高温処理室Ａと低温処理室Ｂとの境界ラインＸは、実験例１とほぼ同じであった。
評価結果を表１に示す。

【0058】

＜実験例４＞
低温処理室Ｂ内の過熱水蒸気温度を１００℃とし且つ低温処理室Ｂ内を１０分かけて通過させることで処理を行ったこと以外は実験例１と同様の処理および測定を実施した。評価結果を表１に示す。

【0059】

＜実験例５＞
低温処理室Ｂを用いることなく（洗浄装置１０内全体を２２０℃の過熱水蒸気で充満させる）、洗浄装置１０内から直ちにサンプルＡを取り出した以外は実験例１と同様の処理および測定を実施した。即ち、洗浄装置１０全体が高温処理装置Ａとなっており、低温処理室Ｂが設けられていない。
評価結果を表１に示す。

【0060】

＜実験例６＞
洗浄装置１０内全体を２００℃の過熱水蒸気で充満させて５分間かけてサンプルＡを通過させて直ちに取り出した以外は、実験例３と同様の処理および測定を実施した。この例も、洗浄装置１０全体が高温処理装置Ａとなっており、低温処理室Ｂが設けられていない。評価結果を表１に示す。

【0061】

＜実験例７＞
洗浄装置１０内全体を１５０℃の過熱水蒸気で充満させ、サンプルＡを７分間かけて通過させ取り出した以外は、実験例１と同様の処理および測定を実施した。即ち、洗浄装置１０全体が高温処理装置Ａとなっており、低温処理室Ｂが設けられていない。
評価結果を表１に示す。

【0062】

＜実験例８＞
洗浄装置１０内全体を１００℃の過熱水蒸気で充満させ、サンプルＡを７分間かけて通過させ取り出した以外は、実験例７と同様の処理および測定を実施した。
即ち、この例も洗浄装置１０全体が高温処理装置Ａとなっており、低温処理室Ｂが設けられていない。
評価結果を表１に示す。

【0063】

＜実験例９＞（バッチ式）
サンプルＡを２４０℃の過熱水蒸気下で満たされたバッチ式の反応炉の中に静置させ、５分間処理し、処理完了後に処理温度のまま反応炉を開けてサンプルＡを取り出した。この場合、処理時間は５分間である。また、サンプル仕込み量１０ｇに対し、過熱水蒸気の水供給量は２０ｋｇ／ｈとした。得られたサンプルを、実験例１と同様にガスクロマトグラフィー質量分析法にてアルデヒド類の測定を実施した。
評価結果を表１に示す。

【0064】

＜実験例１０＞（バッチ式）
サンプルＡを２４０℃の過熱水蒸気下で満たされたバッチ式の反応炉の中に静置させ、５分間処理した後、過熱水蒸気雰囲気下で１５０℃まで降温させてから反応炉を開け取り出した以外は、実験例９と同様に測定を実施した。
評価結果を表１に示す。
このとき、１５０℃に降温させるために２０分間を要し、トータルの処理時間は２５分間であった。
尚、表１では、低温処理室Ｂを冷却室Ｂと記載した。

【0065】

【表1】

【符号の説明】

【0066】

１：連続搬送装置
３：搬送ローラ
５：搬送ベルト
７：処理するプラスチック
９ａ、９ａ’：蒸気供給管
９ｂ、９ｂ’：蒸気排出管
１０：洗浄装置
Ａ：高温処理室
Ｂ：低温処理室
Ｘ：高温処理室Ａと低温処理室Ｂとの境界ライン

【図1】